淺析在中小學階段開展創(chuàng)客機器人課程

摘要：創(chuàng)客教育作為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新型教學模式，得到了越來越多教育工作者的關注。機器人教育承擔著培養(yǎng)中小學生創(chuàng)新實踐能力的重任，也是創(chuàng)客教育實踐的課程基礎。機器人教學的現(xiàn)狀與存在的問題，將創(chuàng)客教育與機器人教育相融合，基于學習流程，構建出集“知識學習過程”、“模仿過程”、“創(chuàng)造過程”、“分享過程”于一體的教學模式，通過在課堂上實施案例，提現(xiàn)了基于該教學模式的創(chuàng)客機器人教學設計方法。

關鍵詞：創(chuàng)客教育 創(chuàng)客機器人 課堂信息化 合作學習

現(xiàn)階段的機器人創(chuàng)客教育是創(chuàng)客文化與機器人教學的融合，以學生興趣為基礎，以任務驅(qū)動、布置項目的方式，使用先進的教學工具，交流分享，培養(yǎng)在不同學科解決問題能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的一種比較全面的素質(zhì)教育。我們實現(xiàn)的目標是開展創(chuàng)客課程機器人，培養(yǎng)小學生的創(chuàng)新意識，提高小學生的動手能力和學習興趣。理論與實踐相結(jié)合，不再是單一的學習方式，通過這樣的學習方式可以讓學生有效地學習到多個領域的不同的知識。

一、機器人創(chuàng)客教育在我們的教育教學中有下列幾個方面的作用

（一）讓學生了解智能機器人的發(fā)展和應用，初步了解機器人的概念和工作方式，為進一步學習制作簡單的機器人作品打下基礎。

（二）讓學生盡可能多的了解機器人各個傳感器的功能，學習簡單的機器人控制程序編程，提高學生分析問題和解決問題的能力。

（三）參加各種有關機器人制作的比賽，通過完成任務使學生在搭建機器人和編制程序的過程中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)造精神和實踐能力。

（四）有目的的培養(yǎng)學生的科學探究意識，充分體現(xiàn)出學生的主體地位和老師的主導作用。

具體途徑：理論學習，掌握機器人模塊的基礎知識。觀看案例視頻，熟悉機器人在教育教學中發(fā)揮的作用。創(chuàng)新技能培養(yǎng)案例制作，通過邊學邊摸索，上機操作，逐步完善案例。提高審美觀，進一步優(yōu)化實例制作，達到更好的效果。

1.固定搭建——主體形狀、造型創(chuàng)意（自由創(chuàng)意）

2.運動搭建——主體搭建中傳感器的搭建及連接（以模仿為主）

3.互動搭建——編程

實施方法：

小學機器人學習是以研究小組自主探究，做研究報告的形式。

小學機器人教學分為五個步驟。

1.主題知識：機器人功能，主要配件介紹，主鍵原理、應用等。

2.主體搭建：運動部件的連接。

3.創(chuàng)意搭建：基于主題的自由創(chuàng)意。

4.編程學習：順序編程—判斷編程—編程的組合。

5.設計修改：與3d打印技術相結(jié)合，不斷完善作品。

開放的課堂是機器人創(chuàng)客教育的基本要素。教師應該首先向?qū)W生介紹機器人的基本相關知識，讓學生了解實驗室中工具的使用方法以及一些簡單機器人的結(jié)構。然后由學生自行思考討論、合作探究、制作作品。在學生遇到問題難以解答的時候，教師可以給予指導幫助，解決問題。

機器人創(chuàng)客教育的資源分享非常重要，教師在課堂中可以展示學生的作品，讓其他學生借鑒作品中的優(yōu)點，互相學習，互相促進，在課程快結(jié)束時教師做成果展示以及課堂總結(jié)。以小組的形式，各成員分工合作，各司其責加強學習的責任感和自信心。小組成員有能力強的，也有能力弱的。這樣可以形成無形的“師徒”關系，孩子在這種氛圍中自學能力和學習動力很好的激發(fā)出來。

觀察思考的內(nèi)容包括：根據(jù)題目找答案，自己設計題目找答案。研究的成果，組與組之間，各成員之間相互檢查驗證最后得出結(jié)論。

機器人創(chuàng)客教育課堂中使用的材料以能力風暴機器人和人形機器人為主。在課程開設的初期，主要采用能力風暴機器人。它擁有非常多的零部件，可供學生搭建成多種不同的結(jié)構，滿足學生自主設計的基本要求。

二、設計與制作機器人，需要的硬件、軟件資源比較多，具體有

圖形化編程語言程序、開源硬件以及3D打印機為創(chuàng)客教育提供底層支持。

（一）開源硬件基礎知識入門快，而且價格低。Arduino2.0的普及讓開展創(chuàng)客教育的師生在很短的時間內(nèi)開發(fā)出屬于自己的產(chǎn)品。目前可以使用免費試用版的。

（二）3D打印機，功能強大，技術成熟。學生在創(chuàng)作過程中，有些小零件不好買到，利用3D打印機就能很快的解決。

（三）每名學生要配備一到兩種開源硬件模塊，如LED模塊，多種用途的傳感器、各種電阻等。為了能獲得更好的教學效果，學校還可以為師生購買多功能示波器、信號發(fā)生器等器材。

（四）保證有足夠的創(chuàng)作時間

采用課堂教學與虛擬課堂相結(jié)合的方法來解決長時間開放創(chuàng)客教室的問題。采用翻轉(zhuǎn)課堂的形式，老師通過學習平臺在網(wǎng)絡上發(fā)布項目，并且把相關的學習資料和微課資料發(fā)布到相應項目欄目中。學生通過移動設備在家，在校進行對理論知識的自主學習。遇到問題可以在線咨詢老師或者其他同學，或者帶著問題回到創(chuàng)客課堂上與老師，同學們一起研究和探討。

機器人創(chuàng)客教育，是一種啟發(fā)式、創(chuàng)新式、靈活式的教育，不同于我們在正常的教室教育。它的教學內(nèi)容還需要不斷的完善和改進，讓機器人組裝和機器人調(diào)試更好的融合起來，取得良好的教學效果。因此，如果機器人創(chuàng)客教育能夠在中小學中開展起來，可以拓寬學生的思維，提高學生的動手動腦能力，增加學生之間團結(jié)合作的意識，引導學生進入更廣闊的創(chuàng)客、創(chuàng)造活動中來。

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（作者：惠明超，棗莊師范學校附屬小學，研究方向：信息技術教學。）